无人机微弱信号检测提取方法、系统、设备、介质及终端技术方案

本发明专利技术属于无人机信号处理技术领域，公开了一种基于时频双包络特性民用无人机微弱信号检测及提取方法，基于时频双包络特性的民用无人机微弱信号检测及提取方法包括：利用自适应时域窗宽测算对滤波信号进行时频变换，并提取时频能量双包络曲线；利用基于时频双包络特性曲线的脉冲检测及提取方法、归一化时频双包络特性曲线双门限计算方法和时域尺度缩放分离脉冲信号的处理方法进行脉冲信号的分离提取。本发明专利技术以截获无人机微弱图传信号和遥控信号为抓手，实现复杂电磁环境中无人机脉冲信号的检测和分离，为后续无人机信号参数估计和个体识别提供技术支撑。体识别提供技术支撑。体识别提供技术支撑。

【技术实现步骤摘要】
无人机微弱信号检测提取方法、系统、设备、介质及终端


[0001]本专利技术属于无人机信号处理
，尤其涉及一种无人机微弱信号检测提取方法、系统、设备、介质及终端。

技术介绍

[0002]目前，随着中小型无人机市场占有率的逐步攀升，在丰富人们生活乐趣的同时，也为无人机管理层面带来了诸多问题。小型民用无人机“黑飞”曾多次致使航班停飞和延误，部分重点安保场所也经常遭到“黑飞”袭扰，对于民用中小型无人机的管控，社会层面要依靠制度和技术共同解决该问题。由于无人机采用PVC合成材料制成，体积较小，在城市环境中存在建筑物的遮挡，传统有源雷达对民用中小型无人机探测在实际应用中虚警率过高。通过被动截获接收无人机发射得图传信号和遥测信号并对其进行分析，进而完成对于无人机的发现、识别、定位和跟踪。
[0003]被动的无源探测手段是无人机管控行业常用的手段。其优点主要包括：一是可以做到全时的态势监控，资源消耗少，有利于重点场所区域的管控；二是被动的无源探测设备不主动辐射电磁波，不会对周围电磁环境造成影响，不会对军用、民用电磁行业造成干扰，不存在频点资源冲突的问题，也便于当地地方相关部门的监管。然而，民用无人机自身的电磁特性对无源探测带来了极大挑战。民用中小型无人机辐射功率低，其图传信号和遥测信号功率量级为毫瓦级别，周围大功率的WiFi信号、通信信号等同频段干扰信号多，难以采用常规包络检测的方法进行检测。
[0004]目前市面上无人机探测的单位和企业通常采用被动无源探测的技术路线，大部分集中在近距离（小于3km）无人机的探测和发现上，距离增加和周围电磁环境的复杂度提升，对于无人机的检测发现效能下降。随着当前民用无人机技术的迅猛发展，对于无人机管控和探测挑战也极具增加。准确的识别出不同型号和厂家的无人机电磁信号是进行后续处理的前提，目前存在较大的技术壁垒。
[0005]通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：现有的常规包络检测的方法无法进行远距离无人机的发现和检测；现有技术从接收到的帧数据中分离出的无人机脉冲信号不准确且干扰较多。

技术实现思路

[0006]针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种无人机微弱信号检测提取方法、系统、设备、介质及终端，尤其涉及一种基于时频双包络特性的民用无人机微弱信号检测及提取方法。
[0007]本专利技术是这样实现的，一种无人机微弱信号检测提取方法，所述无人机微弱信号检测提取方法包括：利用自适应时域窗宽测算对滤波信号进行时频变换，并提取时频能量双包络曲线；利用基于时频双包络特性曲线的脉冲检测及提取方法、归一化时频双包络特性曲线双门限计算方法和时域尺度缩放分离脉冲信号的处理方法进行脉冲信号的分离提
取。
[0008]进一步，所述无人机微弱信号检测提取方法包括以下步骤：步骤一，利用带通滤波器通过设置参数对接收的中频数据进行带通处理，并利用自适应时域窗宽测算方法自动设置参数对已滤波信号进行时频变换；步骤二，对信号的时频变换谱进行处理，提取时频能量双包络曲线；采用改进的包络检波对所述时频能量双包络曲线进行处理；步骤三，利用双门限脉冲检测算法进行脉冲检测；对脉冲信号进行尺度等效变换，获取脉冲信号实际的起始和终止位置点，从接收的帧数据中萃取分离脉冲信号。
[0009]进一步，所述利用自适应时域窗宽测算方法自动设置参数对已滤波信号进行时频变换包括：根据信号时域长度和时间、频率分辨率要求，利用自适应时域窗宽测算方法自动设置参数，对已滤波信号进行时间窗处理。
[0010]进一步，所述对信号的时频变换谱进行处理，提取时频能量双包络曲线；采用改进的包络检波对所述时频能量双包络曲线进行处理包括：（1）对帧信号时域包络进行包络检波，提取时域包络线；根据时域所需的分辨率计算时频窗宽度，对帧信号进行时频变换，得到帧信号时频变换矩阵；（2）对帧信号时频变换矩阵以时间维度做均值化处理，得到帧信号各时刻点的频域能量的分布曲线；（3）对帧信号频域能量分布曲线进行包络检波，帧信号时域包络线和帧信号频域能量分布曲线以时频窗宽度做映射，进行时频对准，得到帧信号的时频双包络特性曲线，得到帧信号的时频双包络特性曲线。
[0011]进一步，所述利用双门限脉冲检测算法进行脉冲检测包括：采用双门限法计算脉冲检测门限，判定是否存在脉冲信号；若存在脉冲信号，确定脉冲起始与终止时刻点，从帧信号中进行分离。
[0012]进一步，所述利用双门限脉冲检测算法进行脉冲检测包括以下步骤：1）计算双包络特性曲线的均值M和平均能量V，在时频双包络特性曲线上选取一个较高的阈值T1进行初判，高于阈值T1的则判为语音信号，脉冲起止点应位于所述阈值与短时能量包络脚垫所对应的时间点之外；2）在平均能量V上确定一个较低的阈值T2，并以T1为中心进行左右两端遍历搜索，分别找到短时能量包络与阈值T2相交的时刻点，所述短时能量包络与阈值T2相交的时刻点为脉冲信号起止点位置。
[0013]本专利技术的另一目的在于提供一种实施所述无人机微弱信号检测提取方法的无人机微弱信号检测提取系统，所述无人机微弱信号检测提取系统包括：信号滤波处理模块，用于利用带通滤波器通过设置参数对接收的中频数据进行带通处理；时频变换处理模块，用于利用自适应时域窗宽测算方法自动设置参数对已滤波信号进行时频变换；时频能量双包络曲线提取模块，用于对信号的时频变换谱进行处理，提取时频能量双包络曲线；
曲线处理模块，用于采用改进的包络检波对所述时频能量双包络曲线进行处理；脉冲检测模块，用于利用双门限脉冲检测算法进行脉冲检测；脉冲信号提取分离模块，用于对脉冲信号进行尺度等效变换，获取脉冲信号实际的起始和终止位置点，从接收的帧数据中萃取分离脉冲信号。
[0014]本专利技术的另一目的在于提供一种计算机设备，所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行所述无人机微弱信号检测提取方法、系统、设备、介质及终端的步骤。
[0015]本专利技术的另一目的在于提供一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行所述无人机微弱信号检测提取方法、系统、设备、介质及终端的步骤。
[0016]本专利技术的另一目的在于提供一种信息数据处理终端，所述信息数据处理终端用于实现所述基于时频双包络特性的民用无人机微弱信号检测及提取系统。
[0017]结合上述的技术方案和解决的技术问题，本专利技术所要保护的技术方案所具备的优点及积极效果为：第一、针对上述现有技术存在的技术问题以及解决该问题的难度，紧密结合本专利技术的所要保护的技术方案以及研发过程中结果和数据等，详细、深刻地分析本专利技术技术方案如何解决的技术问题，解决问题之后带来的一些具备创造性的技术效果。具体描述如下：本专利技术以截获无人机微弱图传信号和遥控信号为抓手，实现复杂电磁环境中无人机脉冲信号的检测和分离，为后续无人机信号参数估计和个体识别提供技术支撑。本专利技术提出基于时频双包络特性曲线方法，在相同辐射功率条件下，无人机距离大于15k本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无人机微弱信号检测及提取方法，其特征在于，所述无人机微弱信号检测及提取方法包括：利用自适应时域窗宽测算对滤波信号进行时频变换，并提取时频能量双包络曲线；利用基于时频双包络特性曲线的脉冲检测及提取方法、归一化时频双包络特性曲线双门限计算方法和时域尺度缩放分离脉冲信号的处理方法进行脉冲信号的分离提取；具体包括以下步骤：步骤一，利用带通滤波器通过设置参数对接收的中频数据进行带通处理，并利用自适应时域窗宽测算方法自动设置参数对已滤波信号进行时频变换；步骤二，对信号的时频变换谱进行处理，提取时频能量双包络曲线；采用改进的包络检波对所述时频能量双包络曲线进行处理；步骤三，利用双门限脉冲检测算法进行脉冲检测；对脉冲信号进行尺度等效变换，获取脉冲信号实际的起始和终止位置点，从接收的帧数据中萃取分离脉冲信号。2.如权利要求1所述无人机微弱信号检测及提取方法，其特征在于，所述利用自适应时域窗宽测算方法自动设置参数对已滤波信号进行时频变换包括：根据信号时域长度和时间、频率分辨率要求，利用自适应时域窗宽测算方法自动设置参数，对已滤波信号进行时间窗处理。3.如权利要求1所述无人机微弱信号检测及提取方法，其特征在于，所述对信号的时频变换谱进行处理，提取时频能量双包络曲线；采用改进的包络检波对所述时频能量双包络曲线进行处理包括：（1）对帧信号时域包络进行包络检波，提取时域包络线；根据时域所需的分辨率计算时频窗宽度，对帧信号进行时频变换，得到帧信号时频变换矩阵；（2）对帧信号时频变换矩阵以时间维度做均值化处理，得到帧信号各时刻点的频域能量的分布曲线；（3）对帧信号频域能量分布曲线进行包络检波，帧信号时域包络线和帧信号频域能量分布曲线以时频窗宽度做映射，进行时频对准，得到帧信号的时频双包络特性曲线，得到帧信号的时频双包络特性曲线。4.如权利要求1所述无人机微弱信号检测及提取方法，其特征在于，所述利用双门限脉冲检测算法进行脉冲检测包括：采用双门限法计算脉冲检测门限，判定是否存在脉冲信号；若存在脉冲信号，确定脉冲起始与终止时刻点，从帧信号中进行分离。5.如权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：高超，朱守中，
申请(专利权)人：湖南红船科技有限公司，
类型：发明
国别省市：